(57)【要約】      （修正有）【課題】変速機の機能を帯び、変速機を省略できる流体トルクコンバータを提供する。【解決手段】流体トルクコンバータは・動作中に内側から外側へ流動されるポンプホイール１と、・動作中に外側から内側へ流動されるタービンホイール２と、・前記ポンプホイール及び前記タービンホイールの間のガイドブレード３と、・前記タービンホイール及び前記ポンプホイールの間のガイドブレード４と、の諸構成要素或を含み、ポンプホイール１のアウトレット縁（１．２）の半径がが、タービンホイール２のインレット縁（２．１）の半径の２倍〜８倍の間にあり、ポンプホイール１の入力動力はタービン２の回転速度が上昇するに従い一定あるいはわずかに減少する構成とされている。  【選択図】図１
2005265188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体力学的コンバータであって、
１．１  動作中に内側から外側へ流動されるポンプホイール（１）と、
１．２  動作中に外側から内側へ流動されるタービンホイール（２）と、
１．３  前記ポンプホイール（１）及び前記タービンホイール（２）の間のガイドブレード（３）と、
１．４  前記タービンホイール（２）及び前記ポンプホイール（１）の間のガイドブレード（３）と、
１．５  １．２及び４の間の最大効率での、前記タービンホイール（２）の速度ｎＴと前記ポンプホイール（１）の速度ｎＰの間の速度比と、
１．６  前記ポンプホイール（１）の入力動力が上昇タービン速度且つ一定ポンプ速度で一定か或は減少することと、
１．７  前記ポンプホイール（１）のアウトレット縁（１．２）が、前記タービンホイールのインレット縁（２．１）が位置決めされている半径ｒの２倍〜８倍の間である半径Ｒ上に横たわっていることと、
の諸構成要素或は特徴を具備する流体力学的コンバータ。
【請求項２】
前記ポンプホイール（１）の前記ブレードにおけるインレット縁（１．１）が、前記タービンホイール（２）の前記ブレードにおけるインレット縁（２．１）よりも大きな径上に横たわっていることを特徴とする、請求項１或は２に記載の流体力学的コンバータ。
【請求項３】
調整可能ブレード（５）が前記タービンホイール（２）及び前記ポンプホイール（１）の間に設けられていることを特徴とする、請求項１或は２のいずれか一項に記載の流体力学的コンバータ。
【請求項４】
放射方向に延在しているシャフト（８）が調整可能ブレード（５）を調整すべく設けられていることを特徴とする、請求項１或は３のいずれか一項に記載の流体力学的コンバータ。
【請求項５】
前記放射方向に延在しているシャフト（８）が外側から流れ循環を通って前記調整可能ブレード（５）までガイドされていることを特徴とする、請求項４に記載の流体力学的コンバータ。
【請求項６】
前記放射方向に延在しているシャフトが、前記コンバータの回転軸線（６）と同軸状に延在している駆動シャフトと駆動連結していることを特徴とする、請求項４に記載の流体力学的コンバータ。
【請求項７】
前記調整可能ブレード（５）が前記コンバータの回転軸線（６）と平行して延在している流れ区分内に配列されていることを特徴とする、請求項４乃至７の内の何れか一項に記載の流体力学的コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポンプホイール、タービンホイール、並びに、ガイドブレードを具備する流体力学的コンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
そうしたコンバータは古くから知られており、例えば特許文献１及び特許文献２を参照のこと。
【特許文献１】ＷＯ ０２／１４７０６ Ａ２
【特許文献２】米国特許第３，８８８，０８２号
【０００３】
この種のコンバータは、通常、エンジン及び作業マシンの間に介在される。それらの自動車への適用は非常に一般的である。
【０００４】
作業マシンへコンバータのタービンによって伝達され得る重要な量はトルクＭＴである。それは速度比v＝ｎＴ／ｎＰによってのようにポンプのトルクＭＰによって影響される。この速度比は流体力学的コンバータを自動車に使用する場合、０．９５から０．９８である（下記の非特許文献１を参照のこと）。
【非特許文献１】“Kraftfahrtechnisches Taschenbuch”, Bosch, 22nd edition,page 558, left column（「自動ホイール技術に関するポケットブック」、ボッシュ、第２２版、５５８頁の左欄）
【０００５】
流体力学的コンバータの最も重要な長所は速度及びトルクの変化と、トルク・ピークの振動減衰及び低減とにおける無限の可変性である。実際上、それらは機械的多重段階変速機（非特許文献１を参照のこと）と連係してのみ動作する。そこの第５５７頁の右欄に述べられているように、流体力学的コンバータは機械的多重段階変速機と連係してのみ経済的に動作され得るが、大きな滑りを伴う永久動作が効率に関して制限以内でのみ可能であるからである。
【０００６】
コンバータには多数の異なる設計がある。ポンプ及びタービンは同方向に回転できる。ポンプホイール及びタービンホイールは軸線方向断面から見た場合、流れ循環の一方側及び同一側に配列可能である。それらは相互に対向して配置させることもできる。
【０００７】
更には、ポンプホイール及びタービンホイールは異なる方向に回転可能であり、それらポンプホイール及びタービンホイールの間に逆転ガイドホイールを伴う。
【０００８】
ガイドホイールは調整可能或は調整不可能であって、異なる方法で構成され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
既知のコンバータ設計は全ての場合に満足のゆくものではなかった。これは、特にスペースの必要性と駆動列の全体的なコストに関して当てはまる。
【００１０】
それ故に本発明は、変速機の機能を帯びるような先に述べた種類のコンバータであって、その結果として変速機を省略できるコンバータを提供する目的に基づくものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は請求項１の特徴によって達成される。
【００１２】
本発明の有益な特徴は以下の通りである。
【００１３】
本発明者は、（最大下の効率の範囲内において）明らかに１以上である、多数の構造的な可能性から速度比を選択した。本発明の実施された試作品でそれは１．８５である。一般的には、１．２及び３の間の値がそれらの価値を証明した。
【００１４】
更に有益なことは、タービンホイールのインレット縁よりも大きな半径上にポンプホイールのアウトレット縁を据えることである。
【００１５】
更に有益なことは、タービンホイール及びポンプホイールの間に調整可能なガイドブレードを設けることである。
【００１６】
本発明者は異例の経路を選択した。１以上の速度比を伴うコンバータは、１或はそれ以下の速度比を伴う従来設計のコンバータよりも不利な効率を有しがちであることが知られている。もしコンバータが請求項１に従って構成されていれば、より小さな速度比を伴う従来コンバータと比較して効率の点で関連する劣化が何等ない。
【００１７】
本発明及び先行技術は、以下に、添付された図面を参照してより詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１に示されるコンバータのもっとも重要な構成要素は、ポンプホイール１及びタービンホイール２である。固定ガイドブレード３がそれらポンプホイール１及びタービンホイール２の間に配列されている。
【００１９】
固定ガイドブレード４及び調整可能ガイドブレード５もまたタービンホイール２及びポンプホイール１の間に配列されている。
【００２０】
ポンプホイール１及びタービンホイール２は、マシン軸線６に直交する平面７の両側に配置されている。
【００２１】
ポンプホイール１は、インレット縁１．１及びアウトレット縁１．２を含む。タービンホイール２は、インレット縁２．１およびアウトレット縁２．２を含む。
【００２２】
ポンプホイール１のアウトレット縁１．２は半径Ｒ上に横たわり、タービンホイールのインレット縁２．１は半径ｒ上に横たわる。Ｒ対ｒの比は明らかに１以上である。それは１．２〜６であり得る。本件の場合、それは２である。
【００２３】
調整シャフト８が図示の如くに設けられている。そのシャフトはガイドブレード５の調整可能頂部のブレードに作用して、平面７内に横たわっている。
【００２４】
調整可能なガイドブレードの調整は内側から、即ち、ここには示されていないコンバータの駆動シャフト内に延在している調整シャフトによって行われて、その調整シャフトは直角歯車列を介して調整可能ブレードに作用している。
【００２５】
図示された構成は特に有益であると証明されている。ガイドブレード４及び調整可能ブレード５は、コンバータ軸６と略平行すると共にそれに密接して延在する循環の流れ区域に配置されている。ポンプホイール１のブレードとタービンホイール２のブレードとは、軸線６と直交する平面７の各側にそれぞれ配置されている。ガイドブレード３もコンバータ軸線６と平行する流れ区分内に延在するが、放射方向の外側である。
【００２６】
また注目すべきことは、２つの半径Ｒ及びｒの間の比である。その比は実質的には１よりも大きい。この比は、好ましくは、１．５よりも大きい値であり、８或はそれ以上の値もあり得る。
【００２７】
図２は、速度比ｖ（＝タービン速度／ポンプ速度）に対しての、タービン・トルクＭＴの推移を駆動トルクＭＰの推移及び効率ηと共に示す。この場合、ηｍａｘは１．８５の速度比に横たわる。先行技術に従えば、ηｍａｘでの速度比は１よりも小さいか或は略１である。
【００２８】
本発明に従ったコンバータの長所は以下の通りである。
・機械的変速機が省略可能である。
・周波数コンバータが省略可能である。
・動力密度が高い。
・本コンバータはスペースを殆ど必要としない
・本コンバータは機械的変速機の欠如、少ない構成要素数によって故障しにくいものの、信頼性があって、長い耐用年数を有する。
・ポンプ及びタービンの間の種々の速度比は、１と等しいか或はそれ以上の比Ｒ／ｒによって実現され得る。
【００２９】
速度比に影響する更なる可能性は、ポンプホイール及びタービンホイールの幾つかのブレード幾何形状の内からの選択である。
【００３０】
請求項１に記載の流体力学的コンバータにおいて、一定ポンプ速度且つ上昇タービン速度でのポンプホイールの吸収動力は一定を維持するか、略一定を維持するか、或は、僅かに降下を維持している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、軸線方向断面での概略表現で、本発明に従ったコンバータを示す。
【図２】図２は、先行技術に従ったコンバータの典型的な特性図を示す。
【図３】図３は、本発明に従ったコンバータの速度比にわたっての駆動トルク、タービン・トルク、並びに、効率の曲線を示す。
【符号の説明】
【００３２】
１    ポンプホイール
２    タービンホイール
３，４    固定ガイドブレード
５    調整可能ガイドブレード
６    マシン軸線
１．１    ポンプホイールのインレット縁
１．２    ポンプホイールのアウトレット縁
２．１    タービンホイールのインレット縁
２．２    タービンホイールのアウトレット縁
８    調整シャフト
【図１】
2005265188.tif 000003
【図２】
2005265188.tif 000004
【図３】
2005265188.tif 000005
【外国語明細書】
1. Title of Invention
A hydrodynamic converter
2. Detailed Description of Invention
The invention relates to a hydrodynamic converter with a pump wheel, a turbine wheel and with guide blades.
Such converters have long been known, see for example WO 02/14 706 A2 (= D1), US Pat. No. 3,888,082 (= D2).
Converters of this kind are usually interposed between an engine and a work machine. Their application in motor vehicles is very common.
An important quantity is the torque MT which can be delivered by the turbine of the converter to the work machine. It is influenced by the torque MP of the pump, as also by the speed ratio ν = nT/nP. The speed ratio is at 0.95 to 0.98 when using hydrodynamic converters in motor vehicles (cf. "Kraftfahrtechnisches Taschenbuch" (Pocket book on automotive technology), Bosch, 22nd edition (= D3), page 558, left column).
The most important advantages of a hydrodynamic converter are the infinite variability in the change of speed and torque, in the oscillation dampening and the reduction of torque peaks. In practice, they are only operated in conjunction with mechanical multi-step transmissions (cf. D3). It is stated there on page 557, right column, that hydrodynamic converters can only be operated economically in conjunction with mechanical multi-step transmissions because permanent operation with high slip is only possible within limits with respect to efficiency.
There are a large number of different designs of converters. Pump and turbine can thus rotate in the same direction. The pump wheel and the turbine wheel (when seen in an axial sectional view) can be arranged on one and the same side of the flow circulation. They can also be situated opposite of each other.
Furthermore, pump wheel and turbine wheel can rotate in different directions, with a reversing guide wheel between pump wheel and turbine wheel.
Guide wheels can be adjustable or non-adjustable and be configured in different ways.
The known converter designs have not been satisfactory in all cases. This applies especially concerning the need for space and the overall costs for the drive train.
The invention is therefore based on the object of providing a converter of the kind mentioned above in such a way that it assumes the function of a transmission so that it can be omitted.
This object is achieved by the features of claim 1.
The following advantageous features of the invention are the following:
The inventors have chosen a speed ratio from the large number of constructional possibilities which is clearly above 1 (in the region of maximum efficiency). It is at 1.85 in an executed prototype of the invention. Generally, values of between 1.2 and 3 have proven their worth.
It is further advantageous to place the outlet edge of the pump wheel at a larger radius than the inlet edge of the turbine wheel.
It is further advantageous to provide adjustable guide blades between turbine wheel and pump wheel.
The inventors have chosen an unusual path. It is known that converters with a speed ratio of over 1 tend to have a more adverse efficiency than converters of conventional design with a speed ratio of 1 or less. If a converter is configured according to claim 1, there is no or no relevant deterioration in the efficiency as compared with conventional converters with a smaller speed ratio.
The invention and the state of the art are explained below in closer detail by reference to the enclosed drawing, wherein:
Fig. 1 shows a converter according to the invention in a schematic representation in an axial sectional view;
Fig. 2 shows a typical characteristic diagram of a converter according to the state of the art;
Fig. 3 shows the curve of the driving torque, the turbine torque and the efficiency over the speed ratio of a converter in accordance with the invention.
The most important components of the converter as shown in fig. 1 are a pump wheel 1 and a turbine wheel 2. Fixed guide blades 3 are arranged between the pump wheel 1 and the turbine wheel 2.
Fixed guide blades 4 and adjustable guide blades 5 are also arranged between turbine wheel 2 and the pump wheel 1.
Pump wheel 1 and turbine wheel 2 are situated either side of a plane 7 which is perpendicular to the machine axis 6.
Pump wheel 1 comprises an inlet edge 1.1 and an outlet edge 1.2. Turbine wheel 2 comprises an inlet edge 2.1 and an outlet edge 2.2.
The outlet edge 1.2 of the pump wheel 1 lies on the radius R and the inlet edge 2.1 of the turbine wheel lies on the radius r. The ratio of R to r is clearly above 1. It can be 1.2 to 6. In the present case it is at 2.
One can see an adjusting shaft 8.  It acts on the blades of the adjustable crown of guide blades 5 and lies in the plane 7.
The adjustment of the adjustable guide blades could also occur from the inside, namely by an adjusting shaft extending in the drive shaft of the converter which is not shown here, which adjusting shaft acts on the adjusting blades via a right-angle gear drive.
The illustrated configuration has proven to be especially advantageous. The guide blades 4 and the adjusting blades 5 are situated in a flow section of the circulation which extends substantially parallel to the converter axis 6 and close to the same. The blades of the pump wheel 1 and the blades of the turbulent wheel 2 as situated on either side of the said plane 7 which is perpendicular to the axis 6. The guide blades 3 also extend in a flow section which is parallel to the converter axis 6, but radially outside.
Notice should also be taken of the ratio between the two radii R and r. It is substantially larger than 1. It preferably has a value of higher than 1.5 and can assume a value of 8 or more.
Fig. 2 shows the progress of the turbine torque MT as well as the progress of the driving torque MP and the efficiency η, each entered over the speed ratio ν (= turbine speed / pump speed). It can be seen that ηmax lies in the present case at a speed ratio of 1.85. According to the state of the art, the speed ratio at ηmax is smaller than 1 or approximately 1.
The advantages of the converter in accordance with the invention are the following:
・  A mechanical transmission can be omitted.
・  A frequency converter can be omitted.
・  The power density is high.
・  The converter requires little space.
・  The converter is not susceptible to malfunctions due to the lack of a mechanical transmission and due to the low number of components, but instead is reliable and has a long service life.
・  Different speed ratios between pump and turbine can be realized with the ratio R/r equal to or larger than one.
A further possibility for influencing the speed ratio is the choice of certain blade geometries of pump wheel and turbine wheel.
In a hydrodynamic converter according to claim 1, the absorption power of the pump wheel at constant pump speed and at rising turbine speed will remain constant or nearly constant or drop slightly.
3.Brief Description of the Drawings
Fig. 1 shows a converter according to the invention in a schematic representation in an axial sectional view;
Fig. 2 shows a typical characteristic diagram of a converter according to the state of the art;
Fig. 3 shows the curve of the driving torque, the turbine torque and the efficiency over the speed ratio of a converter in accordance with the invention.
CLAIMS:
１．  A hydrodynamic converter, comprising the following components or features:
１．１  a pump wheel (1) which is flowed through in operation from the inside to the outside;
１．２  a turbine wheel (2) which is flowed through in operation from the outside to the inside;
１．３  guide blades (3) between the pump wheel (1) and the turbine wheel (2);
１．４  guide blades (3) between the turbine wheel (2) and the pump wheel (1);
１．５  a speed ratio of between the speed nT of the turbine wheel (2) and the speed nP of the pump wheel (1) at maximum efficiency of between 1.2 and 4;
１．６  the input power of the pump wheel (1) is constant or decreasing at rising turbine speed and constant pump speed;
１．７  the outlet edges (1.2) of the pump wheel (1) lie on a radius R which is between 2 and 8 times the radius r, on which the inlet edges (2.1) of the turbine wheel are located.
２．  A hydrodynamic converter according to claim 1 or 2, characterized in that the inlet edges (1.1) of the blades of the pump wheel (1) lie on a larger radius than the inlet edges (2.1) of the blades of the turbine wheel (2).
３．  A hydrodynamic converter according to one of the claims 1 or 2, characterized in that adjustable blades (5) are provided between turbine wheel (2) and pump wheel (1).
４．  A hydrodynamic converter according to one of the claims 1 or 3, characterized in that a radially extending shaft (8) is provided for adjusting the adjustable blades (5).
５．  A hydrodynamic converter according to claim 4, characterized in that the radially extending shaft (8) is guided from the outside through the flow circulation to the adjustable blades (5).
６．  A hydrodynamic converter according to claim 4, characterized in that the radially extending shaft is in driving connection with a drive shaft extending coaxially to the rotational axis (6) of the converter.
７．  A hydrodynamic converter according to one of the claims 4 to 7, characterized in that the adjustable blades (5) are arranged in a flow section extending parallel to the rotational axis (6) of the converter.
1. Abstract
The invention relates to a hydrodynamic converter, comprising the following components or features:
・  A pump wheel which is flowed through in operation from the inside to the outside;
・  A turbine wheel which is flowed through in operation from the outside to the inside;
・  Guide blades between the pump wheel and the turbine wheel;
・  Guide blades between the turbine wheel and the pump wheel;
Such a converter comprising the following feature in accordance with the invention:
・  A speed ratio of between the speed nT of the turbine wheel and the speed nP of the pump wheel of between 1.2 and 4 at approximately even or falling λ progress.
・  Different speed ratios between pump and turbine can be realized with the ratio R/r equal to or larger than 1.
【図１】
2005265188.tif 000006
【図２】
2005265188.tif 000007
【図３】
2005265188.tif 000008